Coeficiente de control (bioquímica)

En bioquímica , los coeficientes de control ^{[ 1 ]} se utilizan para describir la influencia de una etapa de reacción determinada sobre el flujo o la concentración de la especie en estado estacionario . Esto se puede lograr experimentalmente modificando el nivel de expresión de una enzima y midiendo los cambios resultantes en el flujo y los niveles de metabolitos . En teoría, cualquier magnitud observable , como la tasa de crecimiento, o incluso combinaciones de magnitudes observables, puede definirse mediante un coeficiente de control; sin embargo, los coeficientes de control de flujo y concentración son, con mucho, los más utilizados.

La forma más sencilla de ver los coeficientes de control es como las derivadas escaladas del cambio en estado estacionario de una magnitud observable con respecto a un cambio en la actividad enzimática ( e _i para cada especie i ). Por ejemplo, los coeficientes de control de flujo ( C ^J _{e i} , donde J es la velocidad de reacción) se pueden escribir como:

$${\displaystyle C_{e_{i}}^{J}={\frac {dJ}{de_{i}}}{\frac {e_{i}}{J}}={\frac {d\ln J}{d\ln e_{i}}}\approx {\frac {J\%}{e_{i}\%}}}$$

mientras que los coeficientes de control de concentración ( C s j e i , donde s j es la concentración de la especie j ) se pueden escribir como:

$${\displaystyle C_{e_{i}}^{s_{j}}={\frac {ds_{j}}{de_{i}}}{\frac {e_{i}}{s_{j}}}={\frac {d\ln s_{j}}{d\ln e_{i}}}\approx {\frac {s_{j}\%}{e_{i}\%}}}$$

La aproximación en términos de porcentajes facilita la medición de los coeficientes de control y los hace más fáciles de entender de forma intuitiva.

Los coeficientes de control pueden tener valores tanto negativos como positivos. Un valor negativo indica que la variable observable disminuye como resultado del cambio en la actividad enzimática.

Los coeficientes de control no son valores fijos, sino que varían según el estado de la vía metabólica o del organismo . Si un organismo cambia a una nueva fuente de nutrientes, los coeficientes de control de la vía metabólica también cambiarán. Por lo tanto, los coeficientes de control constituyen un componente fundamental del análisis del control metabólico .

Una crítica al concepto de coeficiente de control, tal como se define anteriormente, es que depende de ser descrito en relación con un cambio en la actividad enzimática. En cambio, la escuela de Berlín ^{[ 2 ]} definió los coeficientes de control en términos de cambios en las tasas locales provocados por cualquier parámetro adecuado, que podría incluir cambios en los niveles enzimáticos o la acción de fármacos. Por lo tanto, una definición más general viene dada por las siguientes expresiones:

${\displaystyle C_{v_{i}}^{J}=\left({\frac {dJ}{dp}}{\frac {p}{J}}\right){\bigg /}\left({\frac {\partial v_{i}}{\partial p}}{\frac {p}{v_{i}}}\right)={\frac {d\ln J}{d\ln v_{i}}}}$

y coeficientes de control de concentración por

${\displaystyle C_{v_{i}}^{s}=\left({\frac {ds}{dp}}{\frac {p}{s}}\right){\bigg /}\left({\frac {\partial v_{i}}{\partial p}}{\frac {p}{v_{i}}}\right)={\frac {d\ln s}{d\ln v_{i}}}}$

En la expresión anterior,${\displaystyle p}$Podría ser cualquier parámetro conveniente. Por ejemplo, un fármaco, cambios en la expresión enzimática, etc. La ventaja es que el coeficiente de control se vuelve independiente de la perturbación aplicada. Para los coeficientes de control definidos en términos de cambios en la expresión enzimática, a menudo se supone que el efecto sobre la velocidad local por cambios en la actividad enzimática es proporcional, de modo que:

${\displaystyle C_{v_{i}}^{X}=C_{e_{i}}^{X}}$

• Coeficiente de elasticidad
• Análisis de control metabólico
• Teoremas de sumatoria (bioquímica)